稀土对V微合金重轨钢高温塑性的影响

U76CrRE钢(/%:0.71～0.80C、0.50～0.80Si、0.80～1.10Mn、0.04～0.10V、0.25～0.35Cr、0.02RE)和U75V钢(/%:0.70～0.78C、0.50～0.70Si、0.75～1.05Mn、0.04～0.08V)的冶炼工艺流程为铁水预处理-150 t复吹转炉-LF-VD 280 mm×380 mm连铸,LF精炼后通过喂稀土包芯线加入稀土。对钢的铸坯进行热塑性试验结果表明,加入稀土主要在第Ⅲ脆性区提高V微合金重轨钢的高温塑性,950～1225℃U76CrRE钢和U75V钢的平均断面收缩率Z值分别为83.34%和65.17%,1250℃U76CrRE钢和U75V钢的Z值分别为58%和12%。为防止铸坯出现裂纹,铸坯的矫直温度应≥900℃。

轧后不同冷却方式下U76CrRE重轨钢的摩擦磨损性能

以不同冷却方式下的U76CrRE重轨钢为研究对象,采用摩擦磨损试验机、SEM(扫描电镜)、EDX(能谱仪)、CLSM(激光共聚焦显微镜)等测试分析了钢轨在水摩擦、干摩擦、沙摩擦3种条件下的摩擦因数、磨损量、微观组织及磨损面的合金元素成分。结果表明,在相同的磨损时间下,风冷试样的平均摩擦因数比空冷试样的小,且在沙摩擦情况下,风冷试样的磨损量远小于空冷试样;风冷试样经水摩擦后存在少量划痕,出现剥落坑,为分层磨损,干摩擦下存在犁痕,同时在犁脊上出现横裂纹,为氧化磨损,沙摩擦下出现大量的沙粒和磨屑,磨损的最严重,属于磨粒磨损,且空冷试样表面磨痕平整,犁沟更为明显;风冷试样的变形层均小于空冷试样,而且沙摩擦的变形层最大。风冷条件下的U76CrRE重轨钢比空冷条件下具有更好的耐磨性。

U76CrRE重轨钢热处理工艺优化及力学性能分析

通过在连续冷却的在线热处理工艺基础上进行工艺优化,研究了等温处理工艺对U76CrRE重轨钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,相变前的冷却速度、等温温度和等温时间共同影响U76CrRE重轨钢的组织和力学性能。在相变前8℃/s的最佳冷却速度下,等温温度越低、等温时间越短,获得的珠光体越细小;U76CrRE重轨钢的抗拉强度随着等温温度的降低、等温时间的缩短而增大;560℃×30 s等温处理是U76CrRE重轨钢的最优热处理工艺,其综合力学性能最好,抗拉强度为1370 MPa,硬度为390 HBS,断后伸长率为9.33%,断面收缩率为41.32%,冲击吸收能量为4.4 J。

热处理对U76CrRE稀土重轨钢夹杂物和微观组织的影响

选取U76CrRE钢坯进行1100、1200、1300℃分别保温1、2、3 h的热处理,使用FEI-QUANTA400型扫描电镜对夹杂物进行了观察,利用Axiovert型蔡司光学显微镜对微观组织进行观察,使用Qness-Q10A+全自动显微硬度计进行硬度测试。结果表明,热处理对U76CrRE稀土重轨钢中夹杂物的作用明显,使夹杂物形状与尺寸都有明显改善,随着加热温度的升高,可以进一步优化MnS和复合夹杂物的形貌和尺寸。在1100℃加热时,MnS与复合夹杂物尺寸随着保温时间的增加而减小,形状得到明显改善;在1200℃加热时,随着保温时间的增加,MnS尺寸减小,复合夹杂尺寸变大。U76CrRE稀土重轨钢的晶粒随着加热温度的升高明显增大,硬度呈现先减后增的趋势,随着保温时间的增加逐渐减小。在1100℃加热时,试验钢中组织皆为马氏体、贝氏体和残留奥氏体,且晶界均不明显;在1200℃与1300℃保温超过1 h后,试验钢中网状渗碳体明显;在1300℃保温1 h时,晶界积碳严重,碳化物未得到有效溶解。在1200℃保温1 h时,试验钢中晶粒均匀,晶界明显,组织主要为残留奥氏体与珠光体,组织均匀。

U76CrRE稀土钢轨连续冷却曲线和组织性能研究

用Formastor-F型热膨胀仪测定了U76CrRE钢的CCT曲线;研究了冷却速率对钢组织和硬度的影响。结果表明,U76CrRE钢发生珠光体转变的临界冷速为2.00℃/s;当冷速小于等于2.00℃/s时,得到的组织为珠光体和少量铁素体;当冷速大于2.00℃/s时,转变产物中出现马氏体;实验钢的硬度随冷速的增加而增大。U76CrRE稀土钢轨在温度略高于522℃进行等温转变时可获得片间距细小的珠光体组织,硬度可满足热处理钢轨的性能要求。